一文知道连续波ToF和脉冲ToF的区别

　　ADI曾在2019年12月发布过一篇文章，总结了该公司在连续波和脉冲ToF系统方面的经验。

　　连续波系统的优势：

　　对于不具有高精度要求的应用，CW系统可能比基于脉冲的系统更易于实现，因为光源不一定要非常短，且具有快速的上升/下降沿，尽管很难再现。在实践中是完美的正弦波。然而，如果对精度的要求变得更加严格，则将需要更高频率的调制信号，并且在实践中可能难以实现。

　　由于照明信号的周期性，来自CW系统测量的任何相位测量都将每2π环绕一次，这意味着会有混叠距离。对于只有一个调制频率的系统，混叠距离也将是最大可测量距离。为了克服该限制，可以使用多个调制频率来执行相位展开，其中，如果具有不同调制频率的两个（或多个）相位测量值与估计距离相一致，则可以确定对象的真实距离。这种多调制频率方案还可用于减少多径误差，该误差在来自物体的反射光在返回传感器之前撞击另一个物体（或在透镜内部内部反射）时发生，从而导致测量误差。

　　取决于其配置，CMOS ToF成像器往往具有更大的灵活性和更快的读出速度，因此可以实现诸如感兴趣区域（RoI）输出之类的功能。

　　在温度范围内校准CW ToF系统可能比脉冲ToF系统容易。随着系统温度的升高，由于温度变化，解调信号和照明将相对于彼此偏移，但是这种偏移只会影响测量距离，而偏移误差在整个范围内都是恒定的，并且深度线性度基本保持稳定。

　　连续波系统的缺点：

　　尽管CMOS传感器与其他传感器相比具有更高的输出数据速率，但CW传感器需要在多个调制频率上进行四个相关函数采样以及多帧处理才能计算深度。较长的曝光时间可能会限制系统的总体帧速率，或者可能导致运动模糊，从而可能会将其限制用于某些类型的应用程序。这种更高的处理复杂性可能需要外部应用程序处理器，这可能超出了应用程序的要求。

　　对于更长距离的测量或环境光水平较高的环境，将需要更高的连续光功率（与脉冲ToF相比）；激光的这种连续照射可能会导致散热和可靠性问题。

　　基于脉冲的ToF技术系统的优势：

　　基于脉冲的ToF技术系统通常依赖在短积分窗口内以非常短的脉冲串发射的高能量光脉冲。这具有以下优点：

　　它使设计对环境光稳定的系统变得更加容易，因此更有利于室外应用。

　　较短的曝光时间可最大程度地减少运动模糊的影响。

　　在基于脉冲的ToF系统中，照明的占空比通常比可比的CW系统的照明占空比低得多，因此具有以下优点：

　　在较低范围的应用中，它降低了系统的整体功耗。

　　通过将脉冲猝发置于帧中与其他系统不同的位置，可以避免来自其他脉冲ToF系统的干扰。这可以通过在各种系统的帧中协调脉冲的放置或通过使用外部光电检测器确定其他系统的脉冲的位置来完成。另一种方法是动态随机化脉冲突发的位置，这将消除协调各个系统之间的时序的需要，但不会完全消除干扰。

　　由于脉冲时序和宽度不需要统一，因此可以实施不同的时序方案以实现诸如更宽的动态范围和自动曝光等功能。

　　基于脉冲的ToF技术系统的缺点：

　　由于透射光脉冲和快门的脉冲宽度需要相同，因此系统的定时控制需要非常精确，并且根据应用需要可能需要皮秒级的精度。

　　为了获得最大效率，照明脉冲宽度必须非常短，但功率却很高。因此，激光驱动器需要非常快的上升/下降沿（小于1 ns）。

　　与CW系统相比，温度校准可能更加复杂，因为温度变化会影响单个脉冲宽度，不仅影响偏移和增益，还影响其线性。